《音响技术》课件-第5章

第5章音频放大与控制电路5.1音频放大与控制电路基础知识

5.2音频放大与控制电路相关知识

5.3音频放大与控制电路拓展知识

音频放大与控制电路是音响设备中的重要组成部分，其任务是对输入的各种音频节目源进行选择、放大，并进行音质控制，经功率放大后直接驱动音箱还原出声音。

音频放大与控制电路主要由音频前置放大电路、音质控制电路、功率放大电路等组成。

5.1.1音频放大与控制电路组成

1.音频放大与控制电路组成

音频放大电路的作用是对其输入的各种音频节目源(如激光唱机、电唱机、调谐器、录音座或传声器等)信号进行选择和放大，并调整输入信号的频响、幅度等，以美化音质。5.1音频放大与控制电路基础知识音频放大与控制电路的组成框图如图5-1所示，它包括均衡放大、音源选择电路、音质控制(音调、响度、音量、平衡、滤波等)电路以及输入放大电路和功率放大电路等。

图5-1音频放大与控制电路组成

2．音频放大与控制电路的工作原理

各种音源的输出信号电平分为高电平和低电平两大类。调谐器、录音机、CD唱机等音源的输出电平达50~500mV，称为高电平音源，可直接送入音源选择电路；而电唱机、话筒等的输出电平仅0.5~5mV，称为低电平音源，须经均衡放大后再送入音源选择电路。

音源选择电路的作用是选择某一路音源信号送入后级，同时关闭其他音源通道，具有互锁性。其电路形式有机械开关式和电子开关式两类，电子开关式具有消噪处理功能，还可实现遥控，已得到广泛应用。

前置放大电路的质量优劣，在很大程度上取决于输入放大电路，该电路的主要作用是完成低噪声高保真电压放大。因此，其电路形式大多为性能优良的低噪声前置放大集成电路，对它的要求主要有电压增益高、信噪比优良、转换速率快、工作稳定且免调试、具有消噪处理和补偿及保护功能取Ｄ壳埃魑淙敕糯蟮缏肥褂玫母咝阅芗赡Ｄ夥糯笃(包括数字放大器)种类繁多，而且性能优良(例如NE5532、LM381、HA12017等)。输入放大电路可设计成独立的放大电路，也可与音质控制电路合并，共同完成音频电压放大和音质控制的目的，实际应用中合并式采用的较多。

音质控制电路的作用是按照聆听者的不同爱好进行音质方面的调节与控制。音质控制电路主要有音调控制电路、音量控制电路、等响度控制电路、立体声平衡与扩展电路、均衡电路等。

功率放大电路的作用是将前置放大器输出的音频电压信号进行功率放大，产生足够的不失真功率，以推动后接的扬声器发声。5.1.2音频前置放大器

由于一般信号源所输出的信号幅度较小，较难使功率放大器输出较大的功率，必须在功率放大器的前面增加一级乃至数级电压放大电路，将信号源输入的小信号放大至功率放大器所需要的信号幅度(一般为1～2V)，此类放大器被称为前置放大器。前置放大器的主要任务是对来自不同信号源的音频输入信号进行选择、放大和混合，并提供多种控制功能。

前置放大器在对信号源输入的信号电压进行放大的同时，还在信号源与功放输入之间起阻抗匹配的作用。

在实际应用中，前置放大器可由单级放大器组成，也可由多级放大器实现信号放大任务。

图5-2为典型多级负反馈放大器构成的前置放大器电路。该电路由输入级、电压放大级和输出级三部分组成。

图5-2前置放大器电路

V4、V5构成差分输入级(单入单出)，取V4的集电极电压作为输出直接送入电压放大级V3，差分输入电路可以提高输入阻抗，并有效地抑制零点漂移；V7构成差分输入级恒流偏置电路，可以稳定输入级的静态工作点；V1、V2构成镜像恒流源作为差分输入级集电极负载，用以提高输入级的电压增益。

其中，流过电阻R1或R2的电流为

V3是共发射极放大器构成电压放大级，为该前置放大器的主要增益级，V8、VD5、VD6、R17构成单管恒流源电路，作为V3的恒流负载，以提高电压放大器的增益。

V6、V9构成推挽输出级，为射极输出结构，以降低输出阻抗，提高电路带负载的能力。VD1、VD2、R13构成恒压偏置电路，利用VD1、VD2的整向导通电压恒定向V6、V9提供2Ube，以稳定输出级的工作状态。R7、R14构成发射极负反馈偏置，以改善推挽输出级的交越失真。

由R6、R11、C7构成交直流级间负反馈环路，由电阻R取出输出级的输出信号电压，经电容C低通滤波形成与输出电压成正比的直流信号，作为差分输入级V4、V5的直流偏置，以控制其增益。

该前置放大器的电压放大倍数为：Av＝1＋(R6/R11)≈7.1(倍)。

前置放大电路是音响系统的音质控制中心，除对音频信号进行前置放大和功率放大外，还需要实现多种功能的音质控制，主要包括音量、响度、音调、平衡、消噪和静噪等，其目的是使放音效果具有理想的频响特性和高保真音质，或者根据聆听者的兴趣和爱好，对放音效果进行修饰和美化，有时也可插入均衡器，以进一步满足聆听者的需要。5.2音频放大与控制电路相关知识早期的音质控制电路主要是利用音频信号通过电位器直接控制，其最大缺点是易产生摩擦噪声，易感应交流干扰且寿命低。目前，已有相当多的专业音质控制集成电路，利用直流电压通过电位器间接调控，甚至可通过微处理器(CPU)实现自动跟踪与调控(例如TA7630、TA7796、TA7666等)。5.2.1音质控制电路

1.音调控制电路

1)音调控制电路的作用与类型

为满足人们对音色的不同需要，在较高级的立体声收录机中通常采用音调控制电路，其作用是通过各频段信号进行提升或衰减，补偿放大器的频率特性，以及补偿信号或扬声器中所缺少的频率成分，使放音效果得到改善。

根据对音调调整原理的不同，可将音调控制电路分为RC衰减式、负反馈式、LC谐振式及图示式频率均衡器等多种类型。音调调整电路一般设置在功放电路之前。

2)音调控制电路的工作原理

图5-8所示为RC衰减式高低音音调控制电路，其中的R1、Rp2、R2、C3、C4组成低音控制电路，C1、Rp1、C2、R1、R2组成高音控制电路。

图5-8RC衰减式高低音音调控制电路在低音控制电路中，电容C3、C4的取值使它们对中、高频呈现的阻抗很小，可视作短路，对低频则呈现高阻抗。由于电位器Rp2上的中、高频信号被C3、C4短路，因此无论Rp2滑动点如何移动，对中、高频的衰减量都是不变的，其大小只取决于R1和R2比值。对低频信号则不同，当Rp2滑动点移到上端时，C3被短路，C4容抗则随着频率降低而增大，低音输出达到最大值；当Rp2滑动点移到下端时，C4被短路，C3容抗则随着频率降低而增大，低音衰减量最大，对应输出达到最小值。在高音控制电路中，电容C1、C2的取值对高频呈现低阻抗，可视作短路，对中、低频则呈现高阻抗，可视为开路。当电位器Rp1滑动点移动到上端时，高音频经C1的低容抗后直接输出，高音输出达到最大值；当Rp1滑动点移到下端时，Rp1对高音的衰减最大，且C2几乎被短路，高音输出达到最小值(几乎为零)。其他类型的音调控制电路，原理类似于RC频率补偿网络。例如，负反馈式音调控制电路是将高低音音调控制电路放置在放大器的负反馈支路中；而模拟电感图示式音调控制电路则是利用LC谐振回路的谐振特性，因为不同串联谐振回路的谐振频率不同，呈现的阻抗就不同，对放大器的负反馈量也不同，这样就可以对任意频率的音调进行分段调整。

在中、高档音响设备中，一般采用图示音调控制器。常用的图示音调控制器有五段、七段或十段等，可分别将整个音频范围划分成五个、七个或十个频段进行独立的提升或衰减。例如，五段均衡器控制器可对100Hz、330Hz、1kHz、3.3kHz、10kHz的信号进行均衡控制。

图示音调控制电路按照电路结构可分为LC串联谐振式和集成电路式两大类，按照信号处理方式又可分为模拟式和数字式两大类。

LC串联谐振图示均衡控制电路是由C、L、R构成多个不同的串联谐振电路，并将这些谐振电路等效地接在共发射极放大器的输出端与发射极之间，通过改变放大器的负反馈量和对输出信号的分流来调节某一频率信号的均衡。这种均衡电路由于使用的是分立元件电感、电容，会使电路的瞬态响应变差，产生寄生相移，一般应用在普及型音响设备中。

在中、高档音响设备中，一般采用运算放大器或晶体管构成的模拟电感来代替电感线圈，并形成集成电路。目前使用较多的模拟式图示均衡集成电路有五频段的TA7796P、双声道五频段的STK6328A以及十频段的BA3822LS等。

图5-9所示为由STK6328A组成的双声道图示均衡控制集成电路，它具有谐波失真小、动态范围大、噪声小、音调控制范围宽等特点，特别适用于Hi-Fi音响系统。

图5-9STK6328A组成的图示均衡控制电路在STK6328A内部，含有各自独立的五级模拟电感电路，左右声道分别共用一个信号增益放大器。以左声道为例，其1~5脚对应5个频段的谐振回路，6、7脚分别是IC内部一个声道的运放同相、反相输入端，外接均衡电位器两固定端分别接于运放同相、反相输入端，构成差分放大器输入形式。均衡电位器的滑动臂通过电容接至IC的1~5脚，构成五频段均衡电路。

随着数字技术的发展，近年来在很多高保真音响中出现了数字式图示频率均衡器，如Sony公司的SRP-E300数字均衡器和Yamaha公司的DEQ7数字均衡器等。

图5-10是Sony公司SRP-E300数字均衡器的电路组成框图。

图5-10SRP-E300数字均衡器电路框图该数字均衡器即可对模拟信号输入进行均衡处理，也可对数字信号输入进行处理。其原理是对输入的数字音频，进行解码后经取样变换直接送数字信号处理器电路，而对模拟音频信号的输入经输入电平调节后先进行A/D转换，然后送数字信号处理器电路进行处理。数字信号处理器输出数字音频信号可根据负载需要直接送数字解码电路由光纤或同轴数字电缆输出数字音频信号，也可经D/A转换输出模拟音频信号。

2.响度控制电路

1)等响度控制电路的作用

响度是人耳在听觉上对声音强度的主观感觉。在普通声音强度时，人耳总是对中音较敏感，对高音、低音的听觉反应则较为迟钝，尤其是当音量较小时这种差别会更大。考虑到人们在欣赏不同节目时对高低音的不同要求，以及人耳在低响度时对高低音感觉迟钝的特点，在中高档音响设备中都加有等响度控制电路，目的在于当音量较小时人为地对高、低音频信号进行提升，使人耳感觉到此时的低、中、高音处于“等响度”。

2)等响度控制电路的组成与工作原理

等响度控制电路一般是由RC或LC网络组成的低音和高音补偿电路，它与音调控制电路不同，只有在音量较小时才具有对低音和高音的提升作用，而随着音量的增大，对低音和高音的提升量也逐渐减小。

图5-11LC谐振型等响度控制电路典型的LC谐振型等响度控制电路如图5-11所示。图中，LC并联谐振回路接在音量电位器输入端和滑动点之间，通常的LC回路并联谐振于中音频(1kHz左右)。

当音量电位器滑动点移到最上端(音量最大)时，LC谐振回路被短路，电路对低、中、高音频信号都无任何衰减作用；当滑动点向下移动(音量较小)时，对输入的中音频信号，由于LC并联谐振回路处于谐振状态，呈现的阻抗最大，对中频起衰减作用。而对于输入的低、高音频信号，由于偏离LC谐振回路的谐振状态，LC回路呈现的阻抗较小，所以低、高音频信号可以通过该回路，即对低、高音频信号起到补偿的作用。

用电位器进行音量、音调、平衡控制，由于电位器动片与碳膜之间的机械磨损，以及外界灰尘腐蚀，很容易造成接触不良而产生很大噪声。另外，电位器与印刷板之间有一段连接线，连接线中的音频信号易受到外界电磁场的干扰。

3．音质控制集成电路

在中、高档音响中，一般都采用集成音量、音调、平衡控制电路，通过控制集成电路相应引脚电压来改变音量的大小、音调的高低及平衡。集成电路引脚电压可通过外接电位器来控制，也可采用微电脑控制。这种音量、音调、平衡控制电路不但不会产生机械磨损噪声，而且电位器上是直流电压而不是音频信号，可避免外界电磁场干扰，同时具有音量控制范围宽、谐波失真小、声道平衡性能好等特点。

TA7630是典型的音量、音调、平衡控制集成电路，它具有音量控制范围宽、平衡性好、谐波失真小、通道串音小等特点。图5-12所示为TA7630的典型应用电路。

图5-12TA7630音量、音调、平衡控制电路左(L)、右(R)声道信号分别从15和2脚输入，经音量、音调、平衡控制后分别从11和6脚输出。4和13脚外接低音控制电容，3和14脚外接高音控制电容。7脚外接平衡控制电位器，8脚外接音量控制电位器，9脚外接低音控制电位器，10脚外接高音控制电位器，改变7、8、9及10脚的直流电压，就可以达到改变平衡、音量、低音和高音之目的。

图5-13压缩器的输入/输出关系

4.压限电路

压缩限幅器简称为压限器，实际上是压缩与限幅两种功能电路的合称，是音响系统中常用的一种信号处理设备，其功能是对音频信号的动态范围进行压缩或限制，达到减小失真和降低噪声的目的。

压限器实际上是一个自动音量控制器，由带有自动增益控制的放大器组成。当输入信号超过阈值电平(也称压限阈或门限)时，压缩器的增益下降，信号衰减。通常，把使压缩器的输出信号增加1dB所需增加输入信号的分贝数称为压缩比率，简称压缩比。压缩器的输入/输出关系曲线如图5-13所示。

对于2∶1的压缩比率，当输入信号电平增加2dB时，输出信号电平只增加1dB，在压缩区域内将输入信号变化范围压缩了1/2。例如输入信号电压变化范围为－50~＋20dBm，门限电平设为＋10dBm。压缩前增益等于1，这时输出电平为－50~＋15dBm，将输入信号电平的动态范围压缩成65dB。－50~＋10dBm电平内的信号相对关系没有变化，仅在＋10~20dBm范围内进行了压缩。同理，若压缩比为10∶1，当输入信号电平增加10dB时，输出信号电平只增加1dB，在压缩区域内将输入信号变化范围压缩了1/10。如输入信号电压变化范围为－50~＋20dBm，门限电平仍设为＋10dBm。压缩前增益等于1，这时输出电平为－50~＋11dB，将输入信号电平70dB的动态范围压缩成61dB。－50~＋10dBm电平内的信号相对关系没有变化，仅在＋10~20dBm范围内进行了压缩，输出变化了1dB。5.2.2卡拉OK处理电路

“卡拉OK”原意为“无人乐队”，最初是一种自我演唱娱乐的伴奏机，后来得到迅速的普及和发展。目前，不但有各种单体的卡拉OK机，而且在一些组合音响中，甚至彩色电视机中都有附加卡拉OK功能。但不管品种如何繁多，其原理基本相同。

1.卡拉OK处理电路的作用和组成

卡拉OK处理器的主要作用是为播放伴奏音乐进行自娱自唱的活动提供技术保证，它具有歌声消除、自动伴唱、轮唱、变调、听觉激励等功能，主要由话筒放大器、混响器、歌声消除等电路组成。

2.卡拉OK处理电路的分类卡拉OK电路按照功能划分，主要有以下三种：

(1)普通卡拉OK电路：只能重放卡拉OK游戏带，电路中无音响效果处理电路。

(2)具有歌声消除功能的卡拉OK电路：播放节目源时可以进行歌声消除处理。

(3)多功能卡拉OK电路：适用多种OK带，设有混响器等音响效果电路。

图5-14带延时混响功能的卡拉OK机方框图

3.卡拉OK处理电路工作原理

卡拉OK机主要特点之一是利用电子混响器达到美化演唱者声音的功能。带延时混响功能的卡拉OK机方框图如图5-14所示。从图中可以看到，两路话筒信号经各自的话筒放大器放大并进行混合处理后，分两路输出，一路直通送入回声混合器，另一路经低通滤波器送入以延时电路(BBD器件)为核心的混响处理电路，延时后的声音经回声调节也送入回声混合器，与直达声混合后送入混合放大电路及音调电路(音调电路也可省略)，再与经歌声消除电路送来的伴奏信号一起输出给功率放大器，驱动扬声器放声。

4.歌声消除电路

在使用普通原声磁带或用电唱机、CD唱机节目源作为伴奏声时，要用歌声消除电路将原节目源中的左、右声道歌声消除，而保留原节目源中的伴奏声。

在双声道节目源中，中、高频段乐器信号是立体声效果的，低频段乐器声和歌唱声是单声道。即左、右声道信号中的中、高频段乐器信号成分是不同的，而歌唱声和低频段乐器信号成分是相同的，并且歌唱声的频率范围主要集中在中频段，因此将左、右声道信号相减，即可消除原声节目源中的歌唱声。图5-15所示是歌声消除电路的方框图。电路中，A1是加法器，A2是减法器，A3是有源低通滤波器，A4是加法器。左、右声道音频信号uL、uR分成两路。一路送到减法器A2，输出L－R信号，由于uL、uR中的低音乐器信号和歌唱信号是单声道效果，它们在左、右声道中的大小相等，这样通过减法器便可将歌唱信号除去，同时也将低音乐曲信号也减去了。另一路送到加法器A1中，获得L＋R信号。这一信号加到有源低通滤波器A3中，由于歌声主要能量集中在150～1000Hz间，而A3的截止频率设在150Hz。因此A3输出的L＋R信号中只有低音乐器信号。A2和A3输出信号加到加法器A4中混合，输出(L－R)＋(L＋R)。其中，L－R信号只有高频段的乐曲信号。而L＋R是低频段的乐器信号。这样，(L－R)＋(L＋R)信号中基本保留了原uL、uR信号的乐器信号，而去除了歌声信号，达到消除歌声的目的。

图5-15歌声消除电路方框图图5-16所示是一个实用的歌声消除电路，该电路的工作原理与图5-14所示的电路相同。运放A1构成减法器电路，获得L－R信号；R5、R6、R7构成加法电路；A2及阻容元件构成三阶有源低通滤波器；A3构成加法器电路。

图5-16实用歌声消除电路5.2.3红外遥控系统

在高档音响设备中，一般都设置有红外遥控系统。通过遥控操作实现对电源开关、音量大小、音调高低、静音、收音调谐、卡座播放状态转换、定时关机等远距离操作控制。

1．红外遥控系统的组成

音响设备中的遥控系统组成与其他电子设备遥控系统基本相同，一般都包含有红外遥控发射器、遥控接收器、系统控制微处理器、存储器、本机键盘、辅助电源等，电路框图如图5-17所示。

图5-17音响设备遥控系统原理框图遥控发射器的作用是将遥控指令编码加工为指令操作码，并将其调制在约40kHz的载波上，经功率放大后驱动红外发光二极管发射出红外调制脉冲(PCM)信号。

遥控接收器的作用是接收红外遥控信号，经放大、解调、限幅等处理后，还原出指令操作码送微处理器。

微处理器的作用是将遥控接收器送来的指令操作码或本机键盘送来的指令信息进行译码处理，并输出相应的控制数据信号。

2．遥控系统的工作原理

1)遥控发射器

遥控发射器主要由键盘矩阵电路、遥控器专用编码集成芯片、驱动放大器和红外发光二极管等构成，其核心是专用遥控编码集成电路，其内部主要包括振荡器、时钟脉冲发生器、扫描信号发生器、键位编码器、指令编码器、调制器、缓冲放大器电路等。遥控发射器电路框图如图5-18所示。

图5-18遥控发射器电路框图遥控发射器中的振荡器的振荡频率一般为480kHz(或455kHz)，经内部12分频后得到40kHz(或38kHz)的定时信号和载波信号。在时钟脉冲信号作用下，扫描信号发生器不断发出扫描脉冲对键盘矩阵进行扫描。当遥控器的某键被按下时，该键位被识别，对应的键位码信号经译码选通指令编码器的地址，使指令编码器输出事先编好的16位指令码。该指令码再经过码调制器对40kHz(或38kHz)的脉冲载波进行脉冲幅度调制及缓冲放大，再经功率放大后，以中心波长为940nm的红外线向空间发射。

2)遥控接收器

红外遥控接收器安装在音响主机上，其组成包括红外光电二极管和遥控接收专用集成芯片等，结构如图5-19所示。其中，遥控接收专用芯片内部含有前置放大器、限幅放大器、带通滤波器、检波器、积分电路和施密特触发器等电路，具体工作原理如下。

图5-19红外遥控接收器电路首先，由红外光电接收二极管接收遥控器发射的控制载波信号，并进行光电转换形成电压信号。其次，在集成电路内部将接收到的信号进行前置放大和限幅放大处理，得到遥控信号的包络脉冲送带通滤波器和峰值检波电路，对40kHz(或38kHz)的调制信号进行解调。最后，经施密特触发器整形后将指令操作码信息送微处理器作进一步处理。

3)系统微处理器

微处理器一般由4位的单片机组成，内部包含有中央处理单元CPU、程序存储器ROM、随机数据存储器RAM、脉冲编码调制PWM电路、D/A转换电路、定时器、计数器、屏幕字符存储器、显示输出控制电路、电压合成数字选台系统等。具体工作时，微处理器将接收到的指令信息进行处理，输出各种脉冲控制信号，通过接口电路进行D/A转换及电平转换后获得相对应的模拟控制信号。模拟控制信号再通过不同的接口电路送到相应的被控电路，实现相应的控制功能。另外，微处理器还输出工作状态的数据信号，通过显示器实现即时状态的显示。5.2.4调音台

1．调音台的种类与功能

调音台又称调音控制台，或混音控制器，它将多路输入信号进行放大、混合、分配、音质修饰和音效加工，是现代电台、厅堂扩声、音响节目制作等系统中进行播送和录制节目的重要音响设备。

调音台的种类很多，分类方法各异。例如：

按照输入信号路数可分为：4路、6路、8路、12路、16路、24路、32路、60路调音台等；

按照信号处理方式可分为：模拟式调音台和数字式调音台；

按照使用场合可分为：便携式、固定式、半固定式调音台；

按照用途可分为：录音调音台和扩音调音台等。

调音台的主要功能可概括为如下几个方面：

1)放大

调音台的首要功能是将不同节目源的信号按要求进行放大。在调音台中一般都设置有前置放大器(传声器或电唱机放大器)、节目放大器(也称中间、缓冲或混合放大器)和线路放大器(也称输出放大器)。

2)混合

调音台输入的声源种类很多，调音台要对这些来自不同设备的信号进行技术上的加工和艺术上的处理，然后再混合成一路(单声道)或两路、四路立体声的输出。这是调音台的基本功能，因此调音台有时也称为“混音台”。

3)分配

音频信号输入到调音台后，要将信号依照不同的要求分配给各电路或设备。例如，要检查各路传声器输入的信号是否合乎要求，需要分别对这些信号进行鉴别聆听，这就要将信号分出并馈送给“预听”(PFL)或“独听”(Solo)电路，以及输出至监听(Monitor)设备；播音员或演奏员需要监听节目内容，又要将信号从“检听”(Cue)或“返送”(Foldback)接口分支输出，而且若将信号延时或增加混响，也要分支到各相应设备。

4)音量控制

不论调音台的输入或输出，都要控制其音量，以达到音量平衡。在调音台中，音量控制器习惯上称为衰减器(Fader)，俗称“推子”。

5)均衡及滤波

由于传声器的拾音环境(如播音室或厅堂建筑结构)可能出现“声缺陷”，演员或乐队也可能因为声部的不同而对录(扩)音的要求而不同。因此，调音台的每一路输入组件都设置有均衡器及滤波器，将声音信号的质量尽可能提高，以达到频率平衡这一基本要求。

6)压缩与限幅

调音台的音频输入信号因声源的电平和动态范围不一致会导致电声器件产生各种非线性失真，故除了在放大电路上采取相应措施(如在线路放大器上采用扩展、压限、限幅)外，有些调音台还专门为了平衡动态范围的目的而设置“压缩和限幅器”。

7)声像定位

两路或四路主输出的调音台都设有“声像方位”(PanPot)电位器。在录制立体声节目，特别是采用“多声道方式”时，因输入信号的声源并没有明确指定其所在位置，所以需要按照该声源习惯方位或依据乐曲艺术要求来分配“声像方位”(Panorama)。

8)监听

调音台在对信号加工处理的许多环节上必须聆听信号的质量，以便鉴别和调节。监听的对象是经过调音台技术处理和艺术加工后调音台输出的信号，通常在调音台上设置耳机插孔，用耳机监听；或设置输出接口，有条件时外接“监听机“(Monitor)，用扬声器监听。

9)测试

调音台上设置的音量(VU)表能协同听觉监听，并以视觉对时刻变化的音频信号电平进行监测。同时，利用音量表结合音量控制器的衰减位置可以判断调音台的各部件是否正常工作。

10)通信及对讲

在分设的播音(演播)及调音(控制)室进行录音或播音时，两室之间必须能用光信号进行联络通信和对讲联络才能方便工作。

以上是调音台的几种基本功能，并非所有调音台都全部具备，具体选用时可根据不同档次和不同的使用场合而定。

2．调音台的技术指标

调音台的主要技术指标有输入特性、频率响应、非线性谐波失真、串音、输出特性等。

1)输入特性

用来表征调音台可同时输入音源的路数以及输入形式、输入阻抗和输入电平大小的特性。

2)频率响应

通常是指通路内所有的均衡器、滤波器都在“平线”时各个频率的增益与1kHz基准频率信号增益的比值。

3)非线性谐波失真

通常是指在额定输出电平时，在整个工作频段内的总谐波失真值。专业用调音台的非线性谐波失真一般应小于0.1%。

4)信噪比

通常指调音台额定输出电平与无信号输入时实测的噪声输出电平之差，用dB表示。

5)串音

通常是指相邻通道间的隔离度，一般调音台串音要求不低于－70dB。

6)输出特性

表示调音台可同时输出信号的类型、路数、输出阻抗、输出电平以及输出形式等特性。

3．调音台的基本结构与信号流程

调音台按照复杂程度不同又可分为混音台和调音台两大类。

混音台的结构相对简单，图5-20为混音台的电路框图。

图5-20混音台电路框图由图5-20可见，它的每一个独立输入通道中只包含传声器放大电路、唱机放大电路、线路输入电路、输入选择开关和通道衰减器等几部分。每个输入单元的输出信号都接到母线上进行混合，如为立体声设备则通常有L、R两条母线。所有输入单元的信号经母线再送往主输出组件。主输出组件通常包括混合电路、线路放大电路、总衰减器以及均衡、混响等信号处理电路，最终输出0.7~1.2V的信号，以推动功率放大器。而真正意义上的调音台结构相对要复杂得多，在每一路“输入单元”中除装有传声器放大、线路输入和线路放大外，还装有独立的滤波器、均衡器、衰减器、声像方位调节器、独听开关、哑音开关和电平指示等信号放大、处理与控制线路。可以对每一路的输入信号进行单独细致的调整。图5-21为调音台电路框图。

图5-21调音台电路框图调音台的基本结构可分为输入单元、输出单元和监听单元三大部分。下面结合图5-21对各单元基本信号流程作一个简要说明。

1)输入单元

对N路调音台就有N个输入单元。输入音频信号从MICIN(话筒输入，约0.5mV)或LINEIN(线路输入，约0.5V)到输入放大器，该放大器的增益可调，通常设置有输入选择(INPUTSELECT)和输入增益(GAIN)控制以匹配不同信号源。插入接口可按照需要插入效果器或啸叫抑制器等处理设备。均衡器用以调整高低音的增益比例。通道衰减器用于调节该路输出的大小。经通道衰减器后的信号分为四路：第一路经线路放大器、声像控制器后分别接入L、R母线，声像控制器可以调节本路信号分配到L、R母线的比例。第二路经辅助电平控制接入辅助母线。第三路经监听电平控制接入监听母线。第四路经效果电平控制接入效果母线。

2)输出单元

输出单元又分为主输出、辅助输出和效果输出等几个部分。

主输出：L、R主母线混合了所有各输入单元的信号，送到混合放大器放大后，经主衰减器、插入接口和输出放大器到左(或右)输出接口(PGMOUT-L或PGMOUT-R)。

辅助输出：AUX辅助母线的信号经辅助放大器、辅助电平控制和辅助输出放大器，送往辅助输出接口(AUXOUT)。该信号用以连接主功放以外的其他功放和音箱。效果输出：EFF母线的信号经效果放大器、效果电平控制和效果输出放大器，送往效果输出(EFFSEND)接口。该信号通常用来外接效果处理器，经过处理后的信号再接到效果返回接口，经放大器和电平控制，把处理后的信号送回主母线L和R，与原信号混合后再输出。

3)监听单元

监听单元包括监听与检测两大部分。

监听输出：MON母线的信号经监听选择开关、监听放大器、监听音量控制、监听输出放大器后，接到监听输出接口，以便外接监听功放和监听扬声器。监听选择开关可任意选择监听输入单元的信号或辅助输出或主输出的信号。另一路信号经耳机音量控制和耳机放大器接到耳机输出插口以便使用耳机监听。

为直接指示输出电平的数值，在输出点通常连接有指针式或LED式的电平表。

4．数字式调音台

随着电子与计算机技术的发展，数字式调音台作为音频设备的新生力量已成为专业录音和扩声场所的必备设备。

数字调音台包含了效果器、混响器、均衡器以及压缩、扩张、限制器等周边设备的数字处理器，有多种操作菜单可供调用。与模拟信号相比，数字信号在总谐波失真和等效输入噪声这两项指标上可以轻易地做到很高的水平，并且其所有功能单元的调整动作都可以方便地实现全自动化。数字调音台的主要特点如下：

(1)信号的数字化处理。调音台内流动的是数字信号，可以方便地直接用于数字效果处理装置，调音台常被用于要求很高的系统上。

(2)操作过程的可存储性。数字调音台的所有操作指令都可存储在一个磁盘上，从而可以在以后再现原来的操作方案。

(3)数字调音台的信噪比和动态范围高。数字调音台的信噪比和动态可以轻易地做到比模拟调音台大10dB，各通道的隔离度可达110dB。

(4)每个通道都可方便地设置高质量的数字压缩限制器和降噪扩展器，可用于对音源进行必要的技术处理。

(5)数字调音台通常有一个较大的显示屏来显示不同的控制界面、给出各类状态参数、并予以形象化的图案显示。

(6)数字式调音台设有故障自动诊断功能。

(7)数字调音台可按常规的模拟信号输入和输出方式与音响设备配接，也可用光缆和数据线以数字信号直接输入和输出的方式与数字音响设备配接。由于是数字信号，虽然仅一根光缆，亦可达到多路的输入或输出，扩展了输入和输出通路。

(8)可实现MIDI功能。数字调音台可实现MIDI的功能。MIDI即电子乐器的数字接口(MusicalInstrumentalDigitalInterface)。MIDI的原意仅是电子乐器间和电子乐器与计算机间的相互连接，现在也包括数字音响设备与电子乐器、计算机相互之间的连接。通过连接，用MIDI的数字接口传输反映乐曲音符、音色、节奏、和弦等参数的键盘按键信息和设备间的控制信息，来实现作曲、多声轨的音响合成等任务。

5.3.1电子管功率放大器

电子管是一种真空电压控制型器件。利用电子管做成的放大器具有热稳定性好、频带宽、音质优美等特点，特别适合制作高保真音响设备。高保真电子管功率放大器，俗称胆机。5.3音频放大与控制电路拓展知识

1．电子管基础知识

电子管是一种真空器件，它是把若干个电极封装在一个真空的玻璃或金属壳体内，再将各个电极通过引线连接在管脚上的器件。

电子管按照管脚数可分为4脚、5脚、标准7脚、小7脚、8脚和小9脚等规格；按照电极数可分为单结构和复合管，复合管包括三极管、四极管、束射四极管、五极管、七极管、双二极管、双三极管、双二极五极管等多种类型；按照功能可分为双二极整流管、电压放大管、功率放大管等。常用电子管的符号如图5-22所示。

图5-22常用电子管的电路符号在电子管的电路符号中，各电极的含义及其作用如下：

灯丝(f)：由金属丝制成，通电后发热，加热阴极。

阴极(k)：内置灯丝，被灯丝加热后发射电子，其作用相当于晶体管的发射极。

屏极(a)：也称阳极，外接直流高电压，用以吸收阴极发射来的电子，形成屏极电流，其作用相当于晶体管的集电极。

栅极(g1)：位于阴极与屏极之间，是信号输入电极，其作用相当于晶体管的基极。栅极上加有相对于阴极为负的电压。帘栅极(g2)：位于栅极与屏极之间，外接直流高电压，以加速阴极发射的电子流向屏极。

抑制栅极(g3)：位于帘栅极与屏极之间，在管内与阴极相连，其作用是防止二次发射电子。

集聚电极(g4)：它是束射四极管特有的电极，位于帘栅极与屏极之间，在管内与阴极相连，其作用是使电子会聚成束，集中流向屏极，以提高输出功率。

2．电子管电压放大电路

图5-23所示为电子三极管组成的电压放大电路。

图5-23电子三极管电压放大电路由图5-23可见，电子三极管放大电路与晶体三极管放大电路结构相似，电子三极管的屏极a、栅极g和阴极k分别与晶体三极管的集电极c、基极b和发射极e相对应。Rg、Rk、Ra分别为栅极电阻、阴极电阻和屏极电阻，Cg、Ca，分别为栅极输入耦合电容和屏极输出耦合电容，Ck为阴极旁路电容。具体工作时，灯丝通电后发热，阴极被加热后发射电子，在栅极负电压的控制下，阴极发射的电子飞向屏极，形成屏极电流。当栅极回路没有信号电压输入时，电子管处于截止状态，此时输入和输出回路中的电压、电流都是直流。当栅极回路输入信号电压的正半周到来时，栅极电压升高，屏极电流增大，在屏极电阻两端的压降增大，屏极电压降低，而且屏极的输出信号为负半周。同理，当栅极回路输入信号电压的负半周到来时，屏极电压升高，且为正半周。

3．电子管功率放大电路

与晶体三极管作为功率放大器的应用类似，利用电子管也可构成单管甲类功率放大器、乙类推挽功率放大器、甲乙类推挽功率放大器等多种类型的功率放大电路。图5-24为利用电子管构成的各类功率放大器的原理图。

图5-24电子管功率放大器在图5-24(a)所示的单管甲类功率放大器电路中，Rg是栅漏电阻，Rk是阴极电阻，Ck是阴极旁路电容；G是束射功率管，帘栅极没有接降压电阻而是直接接至屏极电源，目的是为了提高屏极电流以获得较大的功率输出。通过输出变压器B将实际负载变换成功率管所要求的最佳负载。

在理想条件下，由电子管组成的甲类功率放大器的最高效率可达50%，对实际的三极电子管只有15%~20%，一般的束射四极管也只有30%~35%。在图5-24(b)所示的乙类推挽功率放大电路中，G1、G2为两只特性相近的功率管，B1、B2分别为输入、输出功率变压器，＋Ea为屏极电源，－Eg为负栅偏压。通过选择Eg等于截止电压，可使电路工